Пример за прашање за дискусија за осмотскиот притисок на растворите
Пендахулуан
Осмотскиот притисок е важен феномен во хемијата и биологијата. Тоа е притисокот потребен за да се спречи протокот на вода низ полупропустлива мембрана од раствор со ниска концентрација до раствор со висока концентрација. Разбирањето на осмотскиот притисок е клучно во различни апликации, како што се биолошките процеси во клетките, третманот на вода и фармацевтскиот дизајн. За појасно да го илустрираме овој концепт, ќе разгледаме неколку примери на проблеми и решенија поврзани со осмотскиот притисок на растворите.
Прашање 1: Пресметување на осмотскиот притисок на растворот од шеќер
Прашање:
Два грама сахароза (C12H22O11) се раствораат во вода за да се добие волумен од 500 mL. Колкав е осмотскиот притисок на овој раствор на 25°C? (Користете R = 0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1 и моларната маса на сахароза = 342 g/mol).
Пембахасан:
1. Пресметајте ја моларноста на растворот:
Моларност (M) = \( \dfrac{\text{Број на молови на растворена супстанца}}{\text{Волумен на раствор во литри}} \)
Број на молови сахароза = \( \dfrac{2 \text{ g}}{342 \text{ g/mol}} \) = 0.00585 mol
Волумен на раствор = 500 mL = 0.5 L
Моларност (M) = \( \dfrac{0.00585 \text{mol}}{0.5 \text{L}} \) = 0.0117 M
2. Пресметување на осмотскиот притисок:
Осмотски притисок (π) = MRT
Каде:
М = 0.0117 мол/л
R = 0.0821 L atm K^-1 mol^-1
T = 25°C = 298 K (бидејќи температурата мора да биде во Келвини)
π = (0.0117 mol/L) (0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1)(298 K)
π = 0.286 атмосфери
Значи, осмотскиот притисок на растворот на сахароза е 0.286 атм.
Прашање 2: Осмотски притисок на растворот на електролит
Прашање:
Колкав е осмотскиот притисок на раствор од NaCl со концентрација од 0.2 M на температура од 27°C? (Познато е дека NaCl е електролит кој целосно дисоцира на Na+ и Cl- со R = 0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1)
Пембахасан:
1. Пресметајте го степенот на дисоцијација:
NaCl → Na+ + Cl-
Бидејќи NaCl е целосно дисоциран, вкупниот број на честички во растворот е двојно поголем од моловите на NaCl.
Вкупен број на честички = 2 × број на молови на NaCl
2. Пресметување на осмотскиот притисок:
Осмотски притисок (π) = iMRT
Каде:
i = 2 (бидејќи постојат 2 вида јони, Na+ и Cl-)
М = 0.2 мол/л
R = 0.0821 L atm K^-1 mol^-1
T = 27°C = 300 K
π = (2) (0.2 mol/L) (0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1)(300 K)
π = 9.852 атмосфери
Значи, осмотскиот притисок на раствор од NaCl од 0.2 M на 27°C е 9.852 атмосфери.
Прашање 3: Осмотски притисок во раствори на гликоза и фруктоза
Прашање:
Раствор се прави со растворање на 1 мол глукоза (C6H12O6) и 1 мол фруктоза (C6H12O6) во 1 литар вода. Кој е осмотскиот притисок на растворот на 37°C? (Користете R = 0.0821 L atm K^-1 mol^-1)
Пембахасан:
1. Пресметајте го вкупниот број на молови:
Вкупен број на молови = 1 мол глукоза + 1 мол фруктоза = 2 молови
2. Пресметување на осмотскиот притисок:
Осмотски притисок (π) = MRT
Каде:
M = 2 mol/L (бидејќи има вкупно 2 молови во 1 литар вода)
R = 0.0821 L atm K^-1 mol^-1
T = 37°C = 310 K
π = (2 mol/L) (0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1)(310 K)
π = 50.942 атмосфери
Значи, осмотскиот притисок на раствор што содржи 1 мол глукоза и 1 мол фруктоза во 1 литар вода на 37°C е 50.942 атмосфери.
Прашање 4: Мешавина од две неелектролитни супстанции
Прашање:
Колкав е осмотскиот притисок на смеса што се состои од 0.5 мол уреа (CO(NH2)2) и 0.5 мол етанол (C2H5OH) во 1 литар вода на 20°C? (R = 0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1)
Пембахасан:
1. Пресметајте го вкупниот број на молови во растворот:
Вкупен број на молови = 0.5 мол уреа + 0.5 мол етанол = 1 мол
2. Пресметување на осмотскиот притисок:
Осмотски притисок (π) = MRT
Каде:
M = 1 mol/L (бидејќи има вкупно 1 молови во 1 литар вода)
R = 0.0821 L atm K^-1 mol^-1
T = 20°C = 293 K
π = (1 mol/L) (0.0821 L·atm·K^-1·mol^-1)(293 K)
π = 24.0633 атмосфери
Значи, осмотскиот притисок на смеса што содржи 0.5 мол уреа и 0.5 мол етанол во 1 литар вода на 20°C е 24.0633 атмосфери.
Заклучок
Од примерот на проблемот погоре, можеме да разбереме како да се пресмета осмотскиот притисок под различни услови. Осмотскиот притисок е под влијание на фактори како што се концентрацијата на растворот, типот на растворена супстанца (електролит или неелектролит) и температурата. Математичката анализа зад осмотскиот притисок се потпира на фундаменталните принципи диктирани од законот за идеален гас. Со добро разбирање на овој концепт, можеме да го примениме во различни практични ситуации во хемијата и биологијата.
